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Spectroscopic Signatures of Ultra‐Thin Amorphous Carbon with the Tuned Disorder Directly Grown on a Dielectric Substrate

材料科学 拉曼光谱 无定形碳 无定形固体 薄膜 X射线光电子能谱 碳膜 电介质 半导体 电子能量损失谱 表征(材料科学) 纳米技术 光谱学 光电子学 化学工程 结晶学 透射电子显微镜 光学 化学 物理 工程类 量子力学
作者
Kyuyeon Won,Eui-Hoon Jeong,Jongchan Yoon,Dohyun Jeon,Jin-Hwan Hong,Hyun-Seok Yoo,Yeji Bang,Pawan Kumar Srivastava,Budhi Singh,Hyung Mo Jeong,Zonghoon Lee,Changgu Lee
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
标识
DOI:10.1002/adma.202413732
摘要

Abstract The reduced structural complexity of atomically thin amorphous carbons makes it suitable for semiconductor technology. Inherent challenges arise from transfer processes subsequent to growth on metallic substrates, posing significant challenges to the accurate characterization of amorphous materials, thereby compromising the reliability of spectroscopic analysis. Here this work presents a novel approach: direct growth of ultra‐thin amorphous carbon with tuned disorder on a dielectric substrate (SiO 2 /Si) using photochemical reaction and thermal annealing process with a solid precursor. This work characterizes the amorphous carbon films' disorder using spectroscopic techniques, such as X‐ray photoelectron spectroscopy, Electron energy loss spectroscopy, and Raman spectroscopy, which offer greater convenience compared to microscopy‐based studies. This method, rooted in comprehensive spectroscopic characterization, elucidates characteristic signatures inherent to the amorphous carbon films. These findings reveal that Raman spectroscopy is particularly effective in identifying the amorphous phase of atomically‐thin carbon. Additionally, I‐V characterization and high‐frequency dielectric measurements showcase the potential application of directly grown amorphous carbon films in the semiconductor industry, where nanometer‐level thin conductors and dielectrics are commonly utilized. This transfer‐free characterization method provides a useful tool to find the correlation between atomic structure and electrical/optical properties, giving valuable insights into comprehensive crystallographic fundamental research.
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